几种含铅有机化合物作为润滑油添加剂摩擦学特性及作用机理研究

在200SN矿物基础油中，用原位合成法、复分解法以及微波辅助合成法分别合成了月桂酸铅、油酸铅、环烷酸铅、硬脂酸铅和烷基水杨酸铅，用四球摩擦磨损试验机，在高速低负荷及低速高负荷两组试验条件下评价了其摩擦学性能。结果表明：不同结构羧酸铅的油溶性、抗磨减摩性能以及抗极压性能存在较大差异，其摩擦学性能与羧基结构密切相关，环烷酸铅和烷基水杨酸铅的油溶性最好；月桂酸铅的抗磨性能和抗极压性能最好，油酸铅的减摩性能最好。通过对铅盐分子结构及相应钢球磨斑表面进行扫描电子显微镜和X射线光电子能谱分析，发现铅盐对基础油摩擦学性能的改善归因于摩擦过程中有机铅盐在摩擦副表面形成一定强度的吸附膜以及部分吸附膜转化为铅氧化物膜的摩擦化学反应。铅盐烷基链结构的不同使其在摩擦副表面的吸附量和吸附强度不同，从而影响润滑油膜的化学组成和物理性能，并进而产生摩擦学性能差异。     

纳米硼酸铜颗粒的制备及其用作润滑油添加剂的摩擦学性能

采用二氧化碳超临界干燥技术制备了粒径为１０￣２０ｎｍ的硼酸铜颗粒,并测定了其用作润滑油添加剂的摩擦学性能,结果表明,纳米硼酸铜使５００ＳＮ基础油润滑下的摩擦系数略有增大,并使其抗磨及承载能力提高,其最佳添加量为０．７０％￣１．１０％,纳米硼酸铜颗粒在摩擦表面发生了摩擦化学反应,生成了由Ｂ２Ｏ３及ＦｅＢ等组成的表面保护膜,润滑油抗磨性能的提高是纳米硼酸铜粒在摩擦表面的沉积及其摩擦化学产物作用的结果。     

纳米铜作为N32润滑油添加剂的摩擦学性能研究

本文借助电子扫描透镜(TEM)和X-射线衍射仪(XRD)对油溶性纳米铜颗粒进行了物相分析,通过四球试验机钢-钢摩擦副确定了纳米铜颗粒作为N32润滑油添加剂的最佳添加量,并比较了含有纳米铜最佳添加量的N32基础油和纯N32基础油润滑条件下电主轴的噪声、振动速度有效值和温升值.结果表明:纳米铜添加质量分数为0.5%时,摩擦系数和磨斑直径最小,且电主轴产生的噪音、振动速度有效值和温升值低于同一转速下使用纯N32基础油的结果.     

油酸表面修饰PbO纳米微粒作为润滑油添加剂的摩擦学性能研究

利用四球摩擦磨损试验机考察了油酸修饰PbO纳米微粒作为润滑油添加剂的摩擦学行为,并用X射线光电子能谱仪（XPS）、扫描电子显微镜（SEM）和能量散射谱仪（EDS）等现代分析工具对钢球磨损表面进行了分析,摩擦磨损试验结果表明,油酸修饰PbO纳米微粒作为润滑油添加剂能够明显提高基础油的减摩抗磨能力,当添加质量分数为0.30%时,与基础油相比可以使摩擦系数和钢球磨厂主 直径降低30%左右。XPS、SEM及EDS分析结果表明,钢球表面在摩擦过程中形成了一层富含PbO的边界润滑膜,这使得油酸修饰PbO纳米微粒作为润滑油添加剂表现出良好的摩擦学性能。     

铋纳米微粒添加剂的摩擦学性能研究

采用液相分散法制备了平均粒径为60 nm的油溶性铋纳米微粒,用四球摩擦磨损试验机考察了所制备的铋纳米微粒作为润滑油添加剂的减摩抗磨性能.结果表明,当添加量处于0.04%～1.00%范围内时,铋纳米微粒表现出良好的减摩抗磨性能,并能显著提高基础油的失效负荷.     

荷电植物润滑油的摩擦学性能研究

采用表面活性剂十二烷基苯磺酸钠对LB-2000植物润滑油进行改性,获得了适用于静电喷雾润滑的植物润滑油.用傅立叶变换红外光谱仪表征了荷电前后润滑油的分子结构,分析了其荷电及理化性能.在四球摩擦磨损试验机上考察了静电喷雾润滑条件下润滑油的摩擦学性能,用光学显微镜和X射线光电子能谱仪对钢球磨斑表面和下试盘进行了表征.结果表明:荷电后润滑油分子极性增大,黏度、接触角、表面张力减小,电晕电场产生活性粒子O3、O加速新生表面氧化;在摩擦界面,吸附膜和金属氧化膜共同作用,促进润滑膜的形成,使荷电植物润滑油具有良好的减摩抗磨性能.     

极压添加剂对陶瓷涂层摩擦学性能的影响

作者用HQ-1型环-块试验机考察了几种极压添加剂对陶瓷涂层摩擦学性能的影响,试验结果表明,陶瓷涂层的磨损性能明显地依赖于摩擦副材料的选择和极压添加剂的种类,而其摩擦性能对此却不很敏感;二烷基二硫代磷酸锌和磷酸三甲酚酯对Cr_2O_3/Cr_2O_3、Cr_2O_3/WC、Cr_2O_3/ZrO_2和Cr_2O_3/TiO_2涂层摩擦副都具有良好的抗磨效果,而PN剂显示的抗磨效果却很差,甚至还有明显的增磨作用。通过电子探针和X-射线光电子能谱仪对TiO_2涂层试块的磨损表面观察发现,润滑油及其极压添加剂在摩擦过程中于磨痕内外都形成了吸附膜,二烷基二硫代磷酸锌和磷酸三甲酚酯的抗磨性能主要归因于它们在陶瓷涂层表面的物理吸附。     

季铵盐聚离子液体作为水基润滑添加剂的摩擦学性能研究

合成了含季铵阳离子的聚离子液体PPM-Cl,采用阴离子交换得到三种具有不同烷基链长羧酸根阴离子的聚离子液体PPM-Ba, PPM-Ha, PPM-Oa.发现聚离子液体PPM-Ba, PPM-Ha, PPM-Oa能够提升水基润滑剂的黏度.将聚离子液体PPM-Ba, PPM-Ha, PPM-Oa作为润滑添加剂溶于去离子水得到一系列水基润滑剂,采用SRV-IV微动摩擦磨损试验机考察了水基润滑剂的摩擦磨损性能并与含有商业增黏剂APE30的水基润滑剂进行了比较.结果发现,聚离子液体PPM-Ba, PPM-Ha, PPM-Oa对水基润滑剂的增黏效果优于商业增黏剂APE30,聚离子液体PPM-Ba,PPM-Ha, PPM-Oa作为润滑添加剂均体现出优异的减摩抗磨性能.其中,阴离子链长较长的聚离子液体PPM-Oa能够明显提升水基润滑剂的抗腐蚀性能,同时使水基润滑剂具有优异的减摩抗磨性能.利用非接触表面光学三维轮廓仪和扫描电子显微镜分析摩擦副的磨斑区域的表面形貌,发现含聚离子液体的水基润滑剂在摩擦过程中能够减缓对摩擦副表面的腐蚀并抑制黏着磨损.利用X射线光电子能谱仪分析摩擦副磨斑区域的表面化学状态,发现...     

硫系和磷系添加剂对菜籽油摩擦学性能的影响

采用四球摩擦磨损试验机考察了硫系添加剂T321、磷系添加剂P120和T321-P120复配添加剂对菜籽油抗磨和极压性能的影响．结果表明：T321单剂、P120单剂和T321-P120复配添加剂均能够有效地提高菜籽油的抗磨和承载能力；T321-P120复配添加剂能够有效地改善菜籽油的减摩性能；T321和P120具有协同减摩、抗磨和极压作用，当二者的配比适当时，相应油样的综合摩擦学性能最佳．     

蛇纹石矿物作为润滑油添加剂对锡青铜摩擦学行为的影响

采用SRV滑动磨损试验机考察了蛇纹石天然矿物粉体作为添加剂对油润滑条件下与钢对磨时锡青铜摩擦磨损的影响.借助扫描电镜、能谱仪、X射线光电子能谱仪、纳米压痕仪等对磨损表面形貌、元素组成与化学状态,以及纳米力学性能进行了分析,探讨了蛇纹石添加剂改善锡青铜摩擦学性能的作用机制.结果表明:蛇纹石矿物在锡青铜表面形成了1层由金属氧化物、氧化物陶瓷、石墨和有机物构成的复合摩擦反应膜,其纳米硬度和弹性模量呈表面低、内部高的梯度变化,从而显著改善了油润滑条件下锡青铜的摩擦学性能.     

纤维增强铸型尼龙在水润滑条件下的摩擦磨损性能研究

考察了玻璃纤维和碳纤维增强MC尼龙在水润滑条件下的摩擦磨损特性,并借助扫描电子显微镜和表面形貌仪分析了磨损机理。结果表明：在水润滑条件下,纤维增强MC尼龙的摩擦系数比干摩擦下的低,耐磨性优于未增强的基体材料;其中碳纤维增强MC尼龙比玻璃纤维增强MC尼龙具有更低的摩擦系数和更高的耐磨性能;碳纤维增强MC尼龙的磨损机理主要是粘着转移,同时伴有犁削作用,而玻璃纤维增强MC尼龙的磨损机理主要是犁削作用。     

噻吩含氮衍生物在菜籽油中的摩擦学行为

利用四球摩擦磨损试验机考察了所合成添加剂[S-(2H-噻吩－2－基）甲基]N、N－二烷基二硫代氨基甲酸酯和噻吩对菜籽油摩擦学性能的影响以及添加剂结构和性能的关系,用X射线光电子能谱仪和扫描电子显微镜观察分析了磨损表面的形貌和元素化学状态。结果表明：噻吩／菜籽油润滑剂对钢－钢摩擦副有增摩促磨作用,而噻吩氨基甲酸酯衍生物添加剂在适当浓度下可改善菜籽油的减摩抗磨性能和承载能力;含上述添加剂的菜籽油在摩擦过程中发生摩擦化学反应,生成由菜籽油甘油酯和添加剂摩擦化学反应产物组成的边界润滑膜,从而改善菜籽油的摩擦学性能。     

增强纤维对陶瓷基摩擦材料摩擦磨损性能的影响

采用热压烧结法制备纤维增强陶瓷基摩擦材料,研究了钢纤维、钢纤维/莫来石纤维、莫来石纤维、钢纤维/硅酸铝纤维以及硅酸铝纤维增强陶瓷基摩擦材料的摩擦磨损特性.研究结果表明:不同纤维对陶瓷基摩擦材料摩擦系数的影响较为复杂.相比较添加单一纤维增强摩擦材料的情况,钢纤维增强的试样具有较好的耐磨性能,其次为莫来石纤维增强的试样,硅酸铝纤维增强的试样表现出最差的耐磨性能,钢纤维/莫来石纤维和钢纤维/硅酸铝纤维增强试样的磨损均低于相应的陶瓷纤维增强的试样;在高温下以莫来石纤维增强的试样,其磨损形式以磨粒磨损为主,而以硅酸铝纤维和钢纤维/硅酸铝纤维增强的试样的主要磨损形式为黏着磨损,钢纤维和钢纤维/莫来石纤维增强的试样的磨损属于磨粒磨损和黏着磨损.     

均匀设计研究火焰喷涂尼龙1010涂层干摩擦磨损性能

利用均匀试验设计方法考察了火焰喷涂尼龙1010涂层在干摩擦条件下同GCr15钢配副时的摩擦磨损性能；利用SPSS统计软件对试验结果进行了回归分析，建立了涂层摩擦系数和磨损质量损失同pv值相关性的数学模型；采用扫描电子显微镜分析了涂层磨损表面形貌，进而探讨了涂层的磨损机理．结果表明，所建立的回归模型可信、可行，具有显著性和统计意义；火焰喷涂尼龙1010涂层在不同试验条件下的摩擦磨损性能同pv值密切相关；这是由于尼龙1010涂层的粘弹性因摩擦表面温度不同而明显不同所致；当pv值较低时，涂层摩擦表面温度相对较低，涂层仅发生弹性变形，相应的摩擦系数较小；随着pv值的增加，涂层摩擦表面温度升高、破坏加剧，故摩擦系数和磨损质量损失增大；当pv值足够大时，涂层摩擦表面温度进一步升高，部分涂层发生熔融并形成润滑膜，相应的摩擦系数和磨损质量损失降低．涂层的主要磨损机理为塑性变形、疲劳磨损和粘着磨损。     

填充聚四氟乙烯对尼龙6摩擦磨损性能影响的研究

用Timken试验机考察了热压成形的PTFE填充尼龙6在干摩擦状态下的摩擦磨损性能及PTFE填充量、滑动速度和负荷对摩擦磨损的影响,并用X-光电子能谱仪(XPS)和电子探针(EPMA)研究了金属偶件摩擦表面转移膜的组成与形貌。结果表明,在给定的试验条件下,填充PTFE能够有效地改善尼龙6的摩擦磨损性能,PTFE的填充量在8～20％(vol)之间时的效果较好,8％PTFE填充尼龙6的PV值可比纯尼龙6的高1倍;填充PTFE的效用主要取决于转移膜的特性和PTFE在转移膜中的富集量。     

可聚合添加剂对Al2024合金磨损性能的影响

利用 Ｒ Ｆ ＴⅢ往复摩擦磨损试验机,对 Ａｌ２０２４ 合金在可聚合添加剂作用下与４５＃ 钢对摩时的摩擦磨损性能进行了研究,利用傅立叶变换红外光谱仪对摩擦表面的化学成分进行了分析,并对可聚合添加剂的减摩抗磨机理进行了探讨．摩擦磨损试验结果表明,在给定的试验条件下,与基础油相比,可聚合添加剂可提高 Ａｌ２０２４ 的耐磨性、降低摩擦系数和表面粗糙度．表面分析结果表明,可聚合添加剂的减摩抗磨作用在于其可在摩擦表面生成摩擦聚合物     

石英添加量对搪瓷涂层微观结构及摩擦磨损性能的影响

采用一次浸搪法制备石英添加量为0%、4%、8%和12%的搪瓷涂层,通过HSR-2M型高速往复摩擦试验机测试涂层摩擦学性能,SEM和EDS分别表征涂层微观组织和磨损形貌,并分析磨损机理. 结果表明:搪瓷涂层中石英添加质量分数为0%和4%时,涂层气孔率大、气孔密度低,摩擦时形成的微裂纹易沿着气孔间最短距离方向扩展,硬质磨屑转移至摩擦对偶表面而使涂层磨痕底部形成尖锐的凹槽,磨损形式主要为磨粒磨损和脆性断裂. 而石英添加质量分数为8%和12%的涂层气孔率小、气孔密度高,其中8%添加量涂层的孔径分布更加均匀,磨损率及磨痕深度仅为未添加涂层的1/3. 摩擦过程中孔径均匀的小尺寸气孔增大了裂纹扩展时所需的能量势垒而阻碍裂纹扩展,磨屑被气孔拦截后在磨损表面形成密实的堆积层,避免了摩擦对偶与涂层的直接接触而起到减摩作用,磨损形式主要为磨粒磨损.      

铸型尼龙端面扭动摩擦接触模型及实验验证

基于刚性平冲头压在弹性半无限空间的理论研究,建立了玻璃纤维增强铸型尼龙(MC尼龙)复合材料与45#钢的端面扭动摩擦模型,并开展了铸型尼龙端面扭动摩擦学试验.结果表明:摩擦扭矩-角位移(T-θ)曲线随角位移幅值的增加由直线形、椭圆形最终转变为准平行四边形;纯MC尼龙及其复合材料(3%GF、5%GF)在扭动角分别为0.5°、1°和2°时,扭动接触界面处于完全滑移状态,其不同的摩擦系数直接影响黏着半径与扭动角的关系,即导致了不同的扭动界面接触机制;MC尼龙复合材料的扭矩随扭动角的增加急剧减小至稳定状态,由扭矩与扭动角的关系还可知部分滑移状态时的扭矩值高于完全滑移状态的扭矩.不同角位移下的实验扭矩与计算曲线相似,揭示了该扭动摩擦模型可近似预测MC尼龙复合材料的扭矩.     

油溶性纳米Cu在微动磨损条件下的自修复行为与机理研究

将质量分数为1%的油溶性纳米铜分散于SJ 15W/40汽油机油中并以SJ 15W/40汽油机油为参比油、采用SRV型微动摩擦磨损试验机考察了油溶性纳米铜添加剂的摩擦磨损自修复行为.用表面轮廓仪、显微硬度计、扫描电子显微镜以及X射线光电子能谱仪等对摩擦副磨损表面进行了分析.结果表明,在本试验条件下,与参比油相比,添加油溶性纳米铜的SJ 15W/40汽油机油的摩擦系数和磨损体积损失均有大幅降低,且在达到一定试验时间和载荷后出现磨损负增长,表现出了明显的磨损自修复效应.油溶性纳米Cu能够改善摩擦副的表面磨损状况,使其得到整平和修复,其机理主要为软金属纳米颗粒(纳米Cu颗粒)在摩擦过程中由于物理、化学和电化学等作用而沉积于摩擦表面,形成含有单质铜的自修复沉积膜,从而起到了磨损自修复作用.